啤酒灌裝生產(chǎn)線卸垛機的設計.doc

啤酒灌裝生產(chǎn)線之GXPD80天地一號卸瓶垛機的設計論文啤酒灌裝生產(chǎn)線主要組成設備之一“（GXPD80天地一號）卸瓶垛機”的設計申報中級工程師職稱技術論文（南京輕工業(yè)機械廠 物華精密 高志祥）(2009年12月2日)一、 前言全自動卸垛機是我廠結合國內(nèi)垛板形式而研制開發(fā)的新一代卸垛機，它適用于各種聚脂瓶及一次性玻璃瓶的卸垛，并能做到紙板自動回收，垛板自動回收，該機具有自動化程度高，操作方便，運行平穩(wěn)等特點。目前我廠自行設計和生產(chǎn)的額定生產(chǎn)能力為700瓶/分鐘天地一號卸瓶垛機，已經(jīng)在廠家平穩(wěn)運行并順利通過廠家驗收。該卸瓶垛機經(jīng)過我廠嚴格檢測后，主要結果如下：序號檢驗項目和標準要求檢驗結果本項結論備注1640ml/650ml/330ml共3種瓶型均達到720瓶/分生產(chǎn)能力完全達到額定生產(chǎn)能力合格2傳動平穩(wěn)性（主要包括電機是否過載，傳動噪音等等）傳動相當平穩(wěn)合格3氣動的可靠性（主要包括電磁閥，氣路，氣缸等等）可靠合格4設備完整性（零件，備件）完整合格5外觀（噴涂質量等等）合格合格 本人參與該卸瓶垛機設計全程，并且主設計了其中的關鍵設備部分，下面該卸瓶垛機的原理、結構性能和主要設計計算過程作如下敘述。二、 產(chǎn)品介紹：1、 工作原理：電氣圖 啟動整機：垛輸送：叉車上垛后GK01、GK02檢測到垛，人工拆包，待人工控制的按鈕盒被接通且GK03檢測無垛，M1、M2電機啟動垛向前運行，垛運行到GK03擋光時M1、M2停止等待，若 GK05檢測到無垛、JK01檢測到主提升在下位時，M2、M3電機啟動進垛，垛運行到GK04擋光時M2電機停止，M3電機減速到GK05擋光時停止。主提升開始執(zhí)行卸垛程序，當一垛卸完后主提升降至JK01位置時， M3、M4電機啟動，到GK06擋光時 M3電機停止（若此時前端在進垛則M3電機不停），若M5電動推桿處于下限位JK10觸發(fā)，M6電機啟動到GK07擋光時M4、M6電機停止，同時M5電動推桿啟動抬起升降臺，至JK9觸發(fā)時M5電機反轉降低升降臺至JK10觸發(fā)時停止，完成一次的垛輸送。當GK8檢測到滿垛時，警燈的黃燈亮起提示叉車取走垛板。卸垛：當垛運行至GK05擋光時，M7啟動中速上升，至JK11時 F1、F3工作Q1、Q2、Q3、Q4左右側門伸出，至CK1、CK3、CK5、CK7觸發(fā)F1、F3斷電，垛上升至GK10觸發(fā)時停止， F5工作驅動Q5吸盤驅動氣缸伸出至CK9觸發(fā)F5斷電。同時F7、F9工作真空發(fā)生器工作，吸取紙板，待真空度檢測YK02、YK03觸發(fā)，Q5吸盤驅動氣缸縮回至CK10觸發(fā)F6斷電， F12工作打開后擋板至CK12觸發(fā)時F12斷電。M8啟動高速后退至JK6減速至JK5觸發(fā)停止。F7、F9斷電，F(xiàn)8、F10工作丟掉紙板（高位）。F11工作放下推桿至CK11、CK13觸發(fā)時停止，M7啟動慢速上升至至JK11停止， M8啟動中速正傳向前推瓶至JK7時，Q8、Q9伸出抬起推板，向前推瓶至JK8時M8停止，完成一層的卸垛。重復動作至JK3觸發(fā)，卸完最后一層后，M7啟動反轉高速下降至JK2時減速至JK1時停止，完成一垛的卸垛動作。在這期間如GK12發(fā)出堵瓶信號，推瓶動作暫停，待GK12檢測取消后自動推瓶，要有觸摸屏有畫面顯示。2、 主要工藝流程：進垛輸送到位提升首層吸紙板夾瓶推瓶儲罐輸送主提升上升循環(huán)運行3、 主要單元組成：（1） 輸送臺1；（2） 輸送臺2；（3） 輸送臺3；（4） 輸送臺4；（5） 輸送臺5；（6） 垛板收集；（7） 出瓶臺；（8） 主提升；（9） 推瓶裝置；（10） 層板吸取裝置；（11） 操作平臺；（12） 卸垛附件；4、 主要技術數(shù)據(jù)：（1） 額定生產(chǎn)能力：700瓶/分（2） 瓶型：650ml/640ml/325ml；（3） 垛板尺寸：1000mmX1200mmX（140150）mm；（4） 進垛高度：550mm；（5） 出瓶高度：3500mm；（6） 電源要求：AC380V；3PH；50HZ；（7） 電機型號：SEW電機；（8） 操作平臺高度：2700mm。5、 主要性能和特點：（1） 機器操作方便、安全及可靠，運行相當平穩(wěn)。（2） 采用完全自動收集垛板，自動收集紙板。（3） 配有觸摸屏控制系統(tǒng),有手動、自動控制，產(chǎn)量顯示，故障報警顯示分頁，各電機、氣缸均可手動控制。（4） 全線采用立體平面式設計，運轉可靠，占地面積小。三、 主要設計計算：1、 主要部件計算：該機按700瓶/分的產(chǎn)量進行設計，所以該生產(chǎn)線對主提升的速度及設備可靠性要求相當高，因此對設備的設計和核算顯得尤為重要，本文將具體介紹該部件的設計過程。2、 傳動動力計算：主提升傳動示意圖序號 項目公式數(shù)值單位備注一、設計參數(shù)1工件重量G11000kg最重工件與最輕工件的平均重量2最重工件與最輕工件的重量差G=G1*10%100kg按10%計算3工件重心到立柱中心L1780mm4滑架重量G2316kg5滑架重心到立柱中心L2500mm6滑架滾輪間距L3600mm7吊重間距L4151.78mm8升降行程S2273mm9鏈條重量G45kg/m 10最大運行速度Vmax32m/min生產(chǎn)節(jié)拍要求11加減速時間t2s12驅動輪半徑r151.78mm13回轉摩擦增量0.0114傳動總減速比I41.74二、配重重量計算1理論配重重量G3=S*G4+ G2+G1/2827.365kg2設計配重重量G3=G3*95%785.996kg重量計算誤差取5%,配重偏小3實際配重重量 800kg考慮綜合因素本次配重重量三、以最高速勻速上升狀態(tài)對滑架側進行受力分析有下列兩等式成立F=2N*+G1+G2N*L3=G1*L1+G2*L2-F*L41滑架與立柱正壓力N=（G1*L1+G2*L2-G1*L4-G2*L4）/（L3+2*L4）1212kg2滑架與立柱運動摩擦系數(shù)0.033滑架端鏈條、皮帶拉力F=2N*+G1+G2+G1489kg4配重端鏈條、皮帶拉力F1=G3786kg5驅動軸處拉力差F2=F-F1703kg6驅動軸承座受力F3=F+F22275kg7驅動軸附加載荷f=F3*23kg8鏈條、皮帶重量F4=S*G411kg9功率計算拉力F5=F4+F2+f737kg10初算電機功率p=F*10*V/60/0.95/10003.88kw減速機傳動效率0.9511驅動電機功率選擇P5.5kw12功率安全系數(shù)S1.413驅動軸扭矩Mn= F5*r/1000111.84kgm14電機減速機型號R87DV132S4/BMG/2WE/M1/180/減速機，15電機減速機扭力矩Ma3470Nm16電機減速機服務系數(shù)SEW-fB1.2517扭力矩安全系數(shù)S扭力矩=Ma*SEW-fB/Mn14.018運動部分質量m= G1+G2+G3+F4+302173.4kg頂部鏈條重量30kg19運動部分轉動慣量J1=mr2/i20.0287kgm220驅動軸及減速機轉動慣量J20.004kgm2估算21電動機轉動慣量J30.0448kgm222慣性加速度（J1+J2）/J30.74四、加速上升狀態(tài)1加速度a=v/t0.25m/s22滑架端鏈條、皮帶拉力F6=(1+a/10)F1526kg3配重端鏈條、皮帶拉力F7=(1-a/10)G3766kg4驅動軸處拉力差F2=F-F1760kg5驅動軸承座受力F3=F+F22292kg6驅動軸附加載荷f=F3*23kg7鏈條、皮帶重量F4=S*G411kg8功率計算拉力F5=F4+F2+f794kg9初算電機功率p=F*10*V*0.8/60/0.95/10003.34kw減速機傳動效率0.95、按最大速度80%計算10驅動電機功率選擇P5.5kw11功率安全系數(shù)S1.612驅動軸扭矩Mn= F5*r/1000120.50kgm13電機減速機型號R87DV132S4/BMG/2WE/M1/180/減速機，14電機減速機扭力矩Ma3470Nm15電機減速機服務系數(shù)SEW-fB1.2516扭力矩安全系數(shù)S扭力矩=Ma*SEW-fB/Mn13.7備注：根據(jù)機械設計手冊當兩側滑架為剛性聯(lián)結時，取=0。所以設計該設備減速機型號：SEW ：R87DV132S4/BMG/2WE/M1/180P=5.5kw，I=41.74 對主提升生產(chǎn)節(jié)拍要求速度計算：按瓶型為650ml時，提升所需要的速度（七層瓶體）：主提升電機轉速：n主=34 r/min 主提升鏈條線速度：u線=Pi*D鏈輪直徑* n主=3.14X0.303X34=32.3 m/min滿足該卸瓶垛機對主提升設計時的單段速度要求。四、電氣控制要求：電氣運行參考本論文第二部分產(chǎn)品介紹其中的工作原理部分。以下為電氣控制要求1、 本機中有整機欠壓保護YK01，保護時整機急停。2、 本機在輸送臺（2）側邊要有防止未拆包的瓶垛進入主機的按鈕盒并在觸摸屏旁邊設置拆包確認按鈕（在觸摸屏上做也可以）。3、 優(yōu)化程序使運行機器運行平穩(wěn)。4、 配有觸摸屏控制系統(tǒng),有手動、自動控制，產(chǎn)量顯示， 故障報警顯示分頁，各電機、氣缸均可手動控制。5、 配置操作臺安放在操縱平臺上，力求操作簡單。6、 操作臺選用左右觸摸屏，保證須同時動作的減速機能 在同一分頁上。7、 配備警示燈，防護網(wǎng)上設置復位按鈕盒。admini - 說: (2009-12-07 12:15:41)一、主要設計計算：1、運行速度計算：該機按36000瓶/小時的產(chǎn)量進行設計，箱子的長度為510mm，每箱裝24瓶，所以設計的產(chǎn)量就應該保證每小時最少有效輸送1500只，或者是每分鐘25只（YPXI25型號的意義就在此），如果箱子是挨個連續(xù)輸送的，輸送鏈的速度就應該為每分鐘250.51=12.75米，在實際的情況下箱子是隔開輸送的，大概間隔一只箱子的距離，這樣速度就應為12.752=25.5米/分，另外洗箱機的速度應比整線高出20%50%左右的輸送能力（經(jīng)驗數(shù)據(jù)），按1.5倍考慮，則最終的設計速度應為25.51.5=38.25米/分。2、傳動動力計算：由上面知，箱內(nèi)輸送鏈速度最高為V=38.25米/分，鏈輪的節(jié)圓直徑為D=178.48mm，所以鏈輪的轉速為：n2=V/D=38.25/（0.17848）=68.66轉/分一般選用4級電機，則減速比i=1470/68.66=21.41，傳動電機功率的計算：假定每只箱子重7.5公斤，兩條鏈條重60公斤，每只箱子上承受7.5公斤的噴洗壓力，房內(nèi)最多可排9只箱子，鏈條與導槽（材料為尼龍1010）的滑動摩擦系數(shù)按=0.34計算（查機械設計手冊得），則摩擦力：F1=N1=0.34（7.5+7.5）9+60）9.8=649.74牛，傳動功率：P1=F1.